MEV市场如何从「零和博弈」走向「三权分立」

时间:2024-09-29  分类:电子
以太坊需要协议层的PBS,不仅是因为MEV


在以太坊协议层去实现PBS,可能动摇共识的基础,产生各种新的问题。为何一定要修改协议层,而不是通过协议之上的其他方案解决?可以认为,以太坊社区是醉翁之意不在酒,PBS除了缓解MEV问题,还对以太坊的长远发展由重要意义。


在PBS中,proposer无需处理交易排序,从而实现了无状态,不需要保存以太坊完整的状态,只需要根据MerkelProof验证Builder所打包的区块中交易的有效性。在Danksharding逐渐提上日程的情况下,未来存储的负担会越来越大。无状态的特性非常关键,这使得对Proposer的存储要求降低,更多人能够成为proposer,去中心化程度提升。


以太坊社区提出PBS的方案,实际与当年EIP-1559如出一辙。矿工/验证者作为决定区块中交易内容的角色,具备极高的特权,一旦矿工/验证者获利过多,就会导致其愈发中心化,权力过大以致于影响整个共识网络的安全性。PBS要做的,就是削弱矿工/验证者的地位,降低其收入,让权力分散到人民中去。


此外,由FlashbotsMEV-Boost实现的PBS方案中,由于Relay的信任假设,所以会产生交易审查的问题,这是对以太坊抗审查、无许可的愿景的严重破坏。


交易审查最多能占80%


source:https://www.mevwatch.info/


以太坊协议级的PBS,不需要信任的Relay,可以通过Proposer对Builder的制约来强迫Builder收录或者直接自己收录被审查的交易,提高以太坊的抗审查特性。


总结:以太坊协议级PBS实现了builder和proposer之间利益的分配,降低了proposer的门槛,能够提高以太坊的去中心化水平,也提升了抗审查的特性,但是并未提升普通用户体验。


FlashbotsMEV领域的绝对主导


Flashbots通过市场拍卖试图缓解MEV问题,为MEV参与者带来收益。


在Flashbots的官方文档中,按照1)FlashbotsAuction2)FlashbotsData3)FlashbotsProtect4)FlashbotsMEV-Boost5)FlashbotsMEV-Share进行分类,但实际上,MEV-Boost是FlashbotsAuction中一个阶段的方案,我将根据时间顺序,来叙述Flashbots的发展。


FlashbotsAuction实际由两个阶段组成,分别是ETH1.0(BeforeTheMerge)的MEV-Geth和ETH2.0(AfterTheMerge)的MEV-Boost。


MEV-Geth


2021年初,Flashbots发布了MEV-Geth与MEV-Relay。MEV-Geth是Go-Ethereum客户端上的一个补丁,仅百余行代码;MEV-Relay是bundle的转发器,负责在Searchers与Miners之间转发交易的bundle。


MEV-Geth与MEV-Relay提供了一个私有的交易池和密封竞价的区块空间拍卖,让MEV从黑暗森林转变为市场经济。bundle作为一种新的交易类型,用于表示对交易顺序的偏好。


FlashbotsAuction引入了一个名为「eth_sendBundle」的新的RPC,用于标准化bundle的通信。bundle包括了一系列已签名的交易以及这些交易被收纳的条件。


同时,Flashbots还提供了FlashbotsProtectRPC节点,用户可以通过简单地修改钱包中的RPC节点,避免自己的交易在公有交易池遭受FrontRunning攻击。此外,由于FlashbotsProtect通过另一条出块流程提交用户交易,所以不会发生reverts,用户不必为失败的交易付费。(但是带来了独家订单流EOF)


MEV-Geth很快地获得了以太坊矿工超过90%采用,并使矿工的收益大大提升。然而,简单的拍卖设计存在一些显著的不足之处,包括1)需要信任矿工2)只兼容Geth,缺乏多样性3)拍卖服务运行在中心化服务器上,存在单点故障风险。此外,由于搜索者之间的普遍竞争关系,绝大部分的收益归入了矿工的囊下,这会为以太坊带来中心化风险。


source:https://twitter.net/lvanseters/status/1481988717367767042/photo/4


MEV-Boost


在TheMerge发生之后,以太坊改为PoS共识,MEV带来的中心化问题更加明显,Flashbots设计了MEV-Boost来应对该问题。


MEV-Boost可以认为是SingleSlotPBS的一种变形,与以太坊协议级的PBS不同,该方案作为可选的中间件提供服务,而不是通过协议强制行为,并不修改共识过程。


Relay不再作为User/Searcher与Miner之间的中介,而是作为Builder与Validator之间的中间节点,根据User/Searcher提交的交易流,Builder、Relay、Validator每个角色都会根据最大收益来选择向下游提交的区块。


source:https://docs.flashbots.net/flashbots-auction/overview#


MEV-Boost采用了SingleSlotPBS中提出的commit-reveal方案,只有当Validator对一个blockheader进行commit之后,Builder才会reveal该block的全部内容。具体的流程如下图所示:


Proposal之前Validator需要先向MEV-Boost和relays进行注册,确保blockbuilders能够为一个指定validator的proposal构造区块。


1.users/searchers通过public/privatemempool提交交易给blockbuilders


2.blockbuilders根据接收到的交易构造executionpayload,在利益分配上,builder将自己的地址设为payload’scoinbaseaddress,区块最后一个设置为向proposer的地址转账。block发送给relay


3.relay验证区块的validity,发送ExecutionPayloadHeader给MEV-Boost。MEV-Boost从不同relay提交的ExecutionPayloadHeader中选取最高利润的转发给Validator


4.Validator对header签名,通过submitBlindedBlock调用并发回给MEV-Boost,转发至relay。relay验证签名后将完整的payloadbody发给MEV-Boost并转发给consensus,让Validator在向网络proposeSignedBeaconBlock时使用。


source:https://twitter.net/keccak254/status/1656984680003153924


与MEV-Geth相比,MEV-Boost具备更强的通用性,作为ConsensusClient的插件使用,支持多种客户端,同时消除了原先Miner的中心化问题。


然而,PBS之后Builder获得了更高的权力,在市场上占主导地位的Builder可以获得审查和独占交易顺序流的能力,当前只能通过鼓励Builder之间的竞争来防范中心化风险。Relay的信任程度也进一步减弱,但仍然可能通过提交虚拟竞价对Builder与Proposer构成风险。当前通过监控Relay的诚实程度,让Validator与Builder自由选择Relay来缓解该问题。


MEV-Share


MEV-Geth让Miner与Searcher分享了MEV收益;MEV-Boost让MEV在Proposer、Builder、Searcher之间分配,同时保护了用户的交易不被FrontRunning。


然而,两者都没有考虑到用户的收益。在Web3的理念中,用户创造数据产生的价值,应该回馈给用户本身,MEV-Share就是该理念的实践者。MEV-share致力于让用户、钱包、Dapps能够捕获其交易所产生的MEV。


MEV-Share中引入了Matchmaker的角色,作为User、Searcher、Builder之间的中介,通过限制对Searcher暴露的用户交易信息,来维护用户隐私。


同时,限制Searcher只能在用户交易后插入自己的交易,即BackRunning来避免用户利益损失。BackRunning不会造成用户损失,通过BackRunning获得的收益实际上是由市场失衡产生的。


用户可以简单地将钱包连接至FlashbotsProtectRPC来发送交易给Matchmaker,也可以通过MatchmakerAPI发送私有交易,用户可以在交易中指定想要提交的Builders。


对于Searcher而言,需要通过SSEEventStream监听Matchmaker发送的选择性部分交易信息。SSE是一种使服务器能够主动向客户端推送信息的技术,而无需客户端发起请求,允许客户端实时获取到区块链状态的更新。Searcher会从中选取交易,并在其后插入一个自己签名的tx来创建bundle。


searcher可以分享bundle中交易的部分信息给其他searchers,以此获得MEV回馈,并提升自己的bundle被纳入区块的几率。Searchers也可以在bundle中的privacy字段中指定Builders,最终bundle会被发送给Users与Searchers共同认可的builders。


SGX加密可信硬件消除信任假设


市场上对于使用SGX缓解MEV问题的探索与讨论,最初由Flashbots发起。


MEV-SGX的方案在2021年6月在以太坊论坛上被系统阐述,主要是针对2021年初发布的FlashbotsAlpha(初始版本的FlashbotsMEV-Auction)方案中MEV-Relay的信任问题,希望通过MEV-SGX构建一个完全私密且无需许可的MEV拍卖方式。


文中讨论了1.仅发送区块头,隐藏交易trie2.保证金区块头3.时间锁加密4.安全隔离区等方案,最后决定使用安全隔离区(应用最广泛的是Intel的SGX)来提供完全的隐私和无许可性。


在MEV-SGX方案中,SGX作为可信执行环境(TrustedExecutionEnvironment,TEE),取代了MEV-Relay中单一信任中介,由搜索者与矿工各使用一个SGX,SGX的防篡改特性能够保证对方在一个无法被篡改或侵入的环境中运行特定的代码。



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